换热器的设计说明书
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
式
式
内垫片易渗漏
U型管
制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不糸凑、
管
式
管子不易更换和不易机械清洗
式
填料
函式
内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合
外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压
力较咼场合
釜式
壳体上都有个烝发空间，用于烝汽与液相分离
套
管
式
双套ຫໍສະໝຸດ Baidu
管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中
换热器（E0602）详细设计为例。热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循
环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:
表1-4工艺操作参数
操作参数
参数
壳程
管程
介质
循环冷却水
甲苯回收塔塔底去一级结晶
质量流量（Kg/h）
343740.0
84194.9
入口温度（C）
20.00
138.00
出口温度（C）
换热器的设计
1.1换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生 产中占有重 要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类即： 间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热 器应用最多。换热器随着换热目的 的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、 冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条 件的不同，换热设备又有各种各样的 形式和结构。
19mr的管子；对于物流流量较大的，采用25mm以上的管子。
⑵管长
无相变传热时，管子长则换热系数增加，对于相同的换热面积，管子长则管程数减
小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m故系列标
准中管长有1.5 m，2m，3m，6m和9 m五种。因此，一般管 长取4-6m,对大面积，无 相变换热器管长可取至8?9m
便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用
最多。工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用
最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换
热器。
1.2
1.2.1结构参数的确定
⑴管径
管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加。为了满足允许的压降，一般选用
10、12等七种。但管程数不能分得太多，以免压力降过大，且隔板要占用相当大
的布管面积。
⑹折流板
折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增 加流体流 动的湍流程度，获得较好的传热效果。折流板型式可分为圆缺形（弓形） 折流板、盘环形折 流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3折流板间距常用数值
套管
式
能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器
板
式
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性加大的液体间换热
螺旋板板
制造简单，紧凑，可用于带颗粒物料，温位利用好；不易检 修
伞板式
制造简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力不大于1.2Mpa,
使用温度不大于150C
板壳式
板数类似管束，可抽出清洗检查，压力不能太高
蓄
执
八、、
式
回旋式
盘式
传热效率咼，用于咼温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固疋格至式
紧凑
式
适用于低温到咼温的各种条件
非紧
凑式
适用于咼温及腐蚀性气体场合
表面
扩展
式
板翅式
紧凑、效率高。可多股物流同时换热，使用温度不大于150C,主要
用于粘性加大的液体间换热
管翅式
咼效而紧凑，换热面积大，传热效果好
在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广,清洗方
⑶管子配布
换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角
正方形。正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最
多的管数。但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需
要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条
管长（mm）
折流板间距（mm）
<3000
100
200
300
450
600
4500?6000
1500?6000
150
200
300
450
600
<6000
200
300
450
600
7500,9000
750
6000
300
450
600
750
7500,9000
6000?9000
450
600
750
1.3
本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们以浮头式
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：
1热负荷及流量大小；
2流体的性质；
3温度、压力及允许压降的范围；
4对清洗、维修的要求；
5设备结构、材料、尺寸、重量；
6价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热 器。其中，管 型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、 适应高温高压等优点，应 用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：
（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型 式，这 种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修， 管外物料应是比较 清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可 在壳体壁上安装膨胀节以减少 温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接， 称为固 定端。 另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨 胀不受壳体的约 束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温 差较大，壳程介质腐蚀性 强、易结垢的情况。
直线通道，便于管外机械清洗。
⑷管心距
管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围
为1.25?1.5d（d为管外径）。
表1-2换热管管心距
换热管外径/mm
19
25
32
38
换热管中心距/mm
25
32
40
48
分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm
38
44
52
60
⑸管程数
管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。管程数一般有1、2、4、& 8、
(3)U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管 程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀
表1-1换热器特点一览表
分
类
名称
特性
固定
冈『性结构用于管壳温差较小的情况(一般W50。C)，管间不 能
管板
清洗
管
式
带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低的压力
壳
浮头
管内外均能承受高压，壳层易清洗，管壳两物料温差>120C;
式
内垫片易渗漏
U型管
制造、安装方便，造价较低，管程耐压高；但结构不糸凑、
管
式
管子不易更换和不易机械清洗
式
填料
函式
内填料函：密封性能差，只能用于压差较小场合
外填料函：管间容易泄露，不易处理易挥发、易爆易燃及压
力较咼场合
釜式
壳体上都有个烝发空间，用于烝汽与液相分离
套
管
式
双套ຫໍສະໝຸດ Baidu
管式
结构比较复杂，主要用于高温高压场合或固定床反应器中
换热器（E0602）详细设计为例。热物流经该换热器换热温度降至目标温度，冷却物流为循
环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:
表1-4工艺操作参数
操作参数
参数
壳程
管程
介质
循环冷却水
甲苯回收塔塔底去一级结晶
质量流量（Kg/h）
343740.0
84194.9
入口温度（C）
20.00
138.00
出口温度（C）
换热器的设计
1.1换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备，在生 产中占有重 要地位。换热器种类很多，但根据冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类即： 间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中，间壁式换热 器应用最多。换热器随着换热目的 的不同，具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、 冷凝器，再沸器和热交换器等。由于使用条 件的不同，换热设备又有各种各样的 形式和结构。
19mr的管子；对于物流流量较大的，采用25mm以上的管子。
⑵管长
无相变传热时，管子长则换热系数增加，对于相同的换热面积，管子长则管程数减
小，使得压力降减小，每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m故系列标
准中管长有1.5 m，2m，3m，6m和9 m五种。因此，一般管 长取4-6m,对大面积，无 相变换热器管长可取至8?9m
便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压等众多优点，管壳式换热器被使用
最多。工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器，在工业过程热量传递中是应用
最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点，本工艺的换热器主要选用管壳式换
热器。
1.2
1.2.1结构参数的确定
⑴管径
管径越小换热器越紧凑、便宜，但压力降会增加。为了满足允许的压降，一般选用
10、12等七种。但管程数不能分得太多，以免压力降过大，且隔板要占用相当大
的布管面积。
⑹折流板
折流板可以改变壳程流体的方向，使其垂直于管束流动，提高流速，从而增 加流体流 动的湍流程度，获得较好的传热效果。折流板型式可分为圆缺形（弓形） 折流板、盘环形折 流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3折流板间距常用数值
套管
式
能逆流操作，用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器
板
式
板式
拆洗方便，传热面能调整，主要用于粘性加大的液体间换热
螺旋板板
制造简单，紧凑，可用于带颗粒物料，温位利用好；不易检 修
伞板式
制造简单、紧凑、成本低、易清洗，使用压力不大于1.2Mpa,
使用温度不大于150C
板壳式
板数类似管束，可抽出清洗检查，压力不能太高
蓄
执
八、、
式
回旋式
盘式
传热效率咼，用于咼温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固疋格至式
紧凑
式
适用于低温到咼温的各种条件
非紧
凑式
适用于咼温及腐蚀性气体场合
表面
扩展
式
板翅式
紧凑、效率高。可多股物流同时换热，使用温度不大于150C,主要
用于粘性加大的液体间换热
管翅式
咼效而紧凑，换热面积大，传热效果好
在过程工业中，由于管壳式换热器具有制造容易，生产成本低，选材范围广,清洗方
⑶管子配布
换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角
正方形。正三角形排列形式最为普遍，由于管距都相等，可以在同样的管板面积上排列最
多的管数。但因管外不易清洗，其适用场合受到限制，主要适用于壳程介质污垢少，且不需
要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束，能够使管间小桥形成一条
管长（mm）
折流板间距（mm）
<3000
100
200
300
450
600
4500?6000
1500?6000
150
200
300
450
600
<6000
200
300
450
600
7500,9000
750
6000
300
450
600
750
7500,9000
6000?9000
450
600
750
1.3
本工艺共有41台换热设备（换热器、再沸器、冷凝器、预热器），这里我们以浮头式
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的，主要有：
1热负荷及流量大小；
2流体的性质；
3温度、压力及允许压降的范围；
4对清洗、维修的要求；
5设备结构、材料、尺寸、重量；
6价格、使用安全性和寿命； 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热 器。其中，管 型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、 适应高温高压等优点，应 用最为广泛。
管型换热器主要有以下几种形式：
（1）固定管板式换热器：当冷热流体温差不大时，可采用固定管板的结构型 式，这 种换热器的特点是结构简单，制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修， 管外物料应是比较 清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时，可 在壳体壁上安装膨胀节以减少 温差应力。
（2）浮头式换热器：两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接， 称为固 定端。 另一端管板不与壳体连接而可相对滑动，称为浮头端。因此，管束的热膨 胀不受壳体的约 束，检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温 差较大，壳程介质腐蚀性 强、易结垢的情况。
直线通道，便于管外机械清洗。
⑷管心距
管心距小设备紧凑，但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围
为1.25?1.5d（d为管外径）。
表1-2换热管管心距
换热管外径/mm
19
25
32
38
换热管中心距/mm
25
32
40
48
分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm
38
44
52
60
⑸管程数
管程数增加，管内流速增加，传热系数增加。管程数一般有1、2、4、& 8、
(3)U形管式换热器换：热效率高，传热面积大。结构较浮头简单，但是管 程不易清洗，且每根管流程不同，不均匀
表1-1换热器特点一览表
分
类
名称
特性
固定
冈『性结构用于管壳温差较小的情况(一般W50。C)，管间不 能
管板
清洗
管
式
带膨胀节：有一定的温度补偿能力，壳程只能承受较低的压力
壳
浮头
管内外均能承受高压，壳层易清洗，管壳两物料温差>120C;